大连理工大学秋《工程水文学》试题及答案

大连理工大学秋《工程水文学》试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.下列属于水文循环中水汽输送环节的是（）A.植物蒸腾B.海洋蒸发C.季风携带水汽D.地表径流2.闭合流域多年平均水量平衡方程中，不包含的要素是（）A.年降水量B.年蒸发量C.年径流量D.年地下径流量3.某流域年径流系列的Cv值越大，说明（）A.年径流的年际变化越小B.年径流的年际变化越大C.年径流的年内分配越均匀D.年径流的年内分配越不均匀4.设计洪水计算中，采用的典型洪水过程线应满足（）A.峰高量大且发生在枯水期B.峰型集中且具有代表性C.洪量最小且过程平缓D.洪水历时最短且无明显峰型5.霍顿下渗曲线描述的是（）A.下渗率随时间的变化规律B.下渗量随时间的变化规律C.下渗率随土壤含水量的变化规律D.下渗量随土壤含水量的变化规律6.某流域一次暴雨的净雨深等于（）A.总降水量B.总降水量减去蒸发量C.总降水量减去植物截留量D.总降水量减去损失量7.水文预报中，根据当前水文气象信息预测未来短时间内洪水过程的属于（）A.中长期预报B.短期预报C.枯水预报D.冰情预报8.可能最大洪水（PMF）是指（）A.历史上发生过的最大洪水B.统计上百年一遇的洪水C.现代气候条件下流域可能发生的最大洪水D.工程设计中采用的设计洪水9.单位线是指（）A.单位时段内单位面积上的净雨所形成的地面径流过程线B.单位时段内均匀分布的单位净雨深所形成的地面径流过程线C.单位面积上均匀分布的单位净雨深所形成的地面径流过程线D.单位时段内任意分布的单位净雨深所形成的地面径流过程线10.相关分析在水文计算中的主要作用是（）A.推求设计值B.延长水文系列C.计算频率曲线D.分析径流年内分配二、填空题（每空1分，共20分）1.水文循环的基本环节包括蒸发、降水、水汽输送、________和地下径流。2.闭合流域的水量平衡方程为：P=R+________，其中P为降水量，R为径流量。3.年径流的影响因素可分为气候因素和________因素，其中气候因素是主要影响因素。4.设计洪水的三要素是设计洪峰流量、设计洪水总量和________。5.水文统计中，衡量系列集中趋势的参数是________，衡量离散程度的参数是变差系数Cv。6.下渗的物理过程可分为渗润阶段、渗漏阶段和________阶段。7.由暴雨资料推求设计洪水时，需要先推求设计暴雨，再通过________计算净雨，最后由净雨推求设计洪水过程线。8.单位线的两个基本假定是倍比假定和________假定。9.年径流系列的一致性分析主要是检查系列是否受到________（如修建水库、水土保持等）的影响，若受影响需进行修正。10.可能最大暴雨（PMP）是指在现代气候条件下，某一特定时段内，某一区域可能发生的________暴雨。11.洪水过程线的形状主要由流域的气候条件和________条件（如地形、河网密度等）决定。12.水文预报按预见期可分为短期预报、中期预报和________预报。13.对于缺乏实测径流资料的小流域，常用________法（如推理公式法）计算设计洪峰流量。14.年径流频率计算中，适线法的关键是选择合适的________线型（通常采用皮尔逊Ⅲ型）和调整统计参数。15.净雨是指降水量扣除损失后的部分，损失包括植物截留、填洼、蒸发和________。16.流域汇流过程包括坡地汇流和________汇流两个阶段。17.水文模型按结构可分为确定性模型和________模型，其中确定性模型又可分为概念性模型和分布式模型。18.设计年径流的年内分配计算，常用的方法是选择典型年，然后按________比例缩放典型年的月径流过程。19.枯水径流的主要补给来源是________，因此枯水期径流变化较为平缓。20.相关系数r的取值范围是________，其绝对值越接近1，说明变量间的相关程度越高。三、简答题（每题8分，共40分）1.简述闭合流域与非闭合流域的主要区别。2.设计洪水计算的主要内容包括哪些？简述各部分的意义。3.比较蓄满产流与超渗产流的差异。4.单位线的基本假定是什么？在实际应用中需要注意哪些问题？5.为什么要进行年径流系列的一致性分析？如何分析？四、计算题（共20分）1.（10分）某流域有1980-2020年共41年的年径流深系列（单位：mm），经计算得：均值=850mm，Cv=0.45，Cs=2Cv。要求：（1）用矩法初估皮尔逊Ⅲ型频率曲线的统计参数；（2）查皮尔逊Ⅲ型频率曲线的模比系数Kp表（部分值如下），计算P=5%（丰水年）和P=95%（枯水年）的设计年径流深。P(%)0.1151050909599Kp2.82.31.81.51.00.60.50.32.（10分）某流域面积F=200km²，一次实测暴雨的逐时段（Δt=3h）降雨量如下表，已知该流域的稳定下渗率fc=1.5mm/h，初损I0=12mm。要求：（1）计算各时段的净雨量；（2）若该流域的3h单位线如下表，试推求本次暴雨产生的地面径流过程线（要求列出计算步骤）。时段（Δt=3h）0123456单位线流量（m³/s）0520151050时段（Δt=3h）1234-降雨量（mm）2530188答案一、单项选择题1.C2.D3.B4.B5.A6.D7.B8.C9.B10.B二、填空题1.地表径流2.E（蒸发量）3.下垫面4.设计洪水过程线5.均值（或算术平均数）6.渗透7.产流计算8.叠加9.人类活动10.最大可能11.下垫面12.长期13.经验公式14.理论15.下渗16.河网17.随机（或概率）18.同频率19.地下水20.[-1,1]三、简答题1.闭合流域与非闭合流域的主要区别在于：闭合流域的地面分水线与地下分水线重合，流域内的降水形成的径流全部通过出口断面流出，无外流域的地下径流流入或本流域的地下径流流出；非闭合流域的地面分水线与地下分水线不重合，存在外流域地下径流的流入或本流域地下径流的流出，水量平衡方程中需考虑地下径流的交换量。2.设计洪水计算的主要内容包括：（1）设计洪峰流量：反映洪水的最大瞬时流量，是工程防洪设计的关键参数；（2）设计洪水总量：反映洪水的总体积，影响水库的调洪库容；（3）设计洪水过程线：描述洪水随时间的变化过程，用于水库调洪计算和工程安全评估。三者共同构成设计洪水的特征，为水利工程的规模确定和安全设计提供依据。3.蓄满产流与超渗产流的差异主要体现在产流机制上：（1）蓄满产流发生在土壤含水量达到田间持水量（蓄满）后，此时降雨强度大于等于下渗率，超渗部分形成径流；主要发生在湿润地区，以流域蓄水容量控制产流。（2）超渗产流发生在降雨强度大于下渗率时，无论土壤是否蓄满，超渗部分即形成径流；主要发生在干旱半干旱地区，以下渗率控制产流。此外，蓄满产流的径流以地面径流和地下径流为主，超渗产流主要为地面径流。4.单位线的基本假定是：（1）倍比假定：同一流域上，若两次净雨的历时相同，且净雨深分别为h1和h2，则它们形成的地面径流过程线的流量比等于h1:h2；（2）叠加假定：若净雨由多个时段的净雨组成，则总地面径流过程线为各时段净雨单独形成的地面径流过程线的叠加。实际应用中需注意：单位线是基于地面径流的假定，需区分地面和地下径流；单位线的稳定性受暴雨特性（如强度、分布）和下垫面条件变化的影响，使用前需检验其一致性；对于较大流域或暴雨分布不均的情况，需采用分区单位线或修正单位线。5.进行年径流系列一致性分析的原因：年径流系列的统计规律基于相同的气候和下垫面条件，若系列中存在人类活动（如修建水库、引水、水土保持等）或自然条件变化（如气候突变），会破坏系列的一致性，导致频率计算结果失真。分析方法：（1）定性分析：检查流域内是否存在显著的人类活动或自然变化；（2）定量分析：通过对比前后不同时期的径流特征（如均值、Cv）、径流与降水的关系（如径流系数）等，判断系列是否一致。若不一致，需将受影响后的径流系列修正到天然状态（如用降水-径流关系插补修正），以保证系列的一致性。四、计算题1.（1）矩法初估统计参数：均值=850mm，Cv=0.45，Cs=2Cv=0.9。（2）查Kp表得：P=5%时，Kp=1.8；P=95%时，Kp=0.5。设计年径流深：P=5%：R5%=Kp×均值=1.8×850=1530mm；P=95%：R95%=0.5×850=425mm。2.（1）净雨量计算：时段1（3h）：降雨量25mm，初损I0=12mm，剩余雨量=25-12=13mm。稳定下渗率fc=1.5mm/h，3h下渗量=1.5×3=4.5mm。因剩余雨量13mm>4.5mm，净雨量h1=13-4.5=8.5mm。时段2（3h）：降雨量30mm，此时土壤已达到稳定下渗，下渗量=4.5mm，净雨量h2=30-4.5=25.5mm。时段3（3h）：降雨量18mm，下渗量=4.5mm，净雨量h3=18-4.5=13.5mm。时段4（3h）：降雨量8mm，下渗量=4.5mm，但8mm<4.5mm？不，下渗量不超过降雨量，实际下渗量=8mm，净雨量h4=0mm（因降雨量小于下渗量，无净雨）。（注：更正：时段4降雨量8mm，稳定下渗率1.5mm/h，3h需下渗4.5mm，但降雨量仅8mm，大于4.5mm，故净雨量h4=8-4.5=3.5mm？需重新计算：初损I0=12mm在第一个时段已扣除，后续时段为稳定下渗。正确计算应为：时段1：总损失=I0+fc×Δt=12+1.5×3=16.5mm，降雨量25mm>16.5mm，净雨量=25-16.5=8.5mm；时段2：损失=fc×Δt=4.5mm，降雨量30mm>4.5mm，净雨量=30-4.5=25.5mm；时段3：降雨量18mm>4.5mm，净雨量=18-4.5=13.5mm；时段4：降雨量8mm>4.5mm，净雨量=8-4.5=3.5mm；总净雨量=8.5+25.5+13.5+3.5=51mm。）（2）推求地面径流过程线：单位线时段Δt=3h，净雨时段数m=4，单位线长度n=6（时段0-6）。各时段净雨产生的地面径流过程线为：h1=8.5mm对应的径流过程：8.5×单位线流量（m³/s），即[0,5×8.5=42.5,20×8.5=170,15×8.5=127.5,10×8.5=85,5×8.5=42.5,0]h2=25.5mm对应的径流过程（滞后1个时段）：[0,0,5×25.5=127.5,20×25.5=510,15×25.5=382.5,10×25.5=255,5×25.5=127.5,0]（注：实际应为滞后1个时段，即时段2开始，故时段对应为[0,0,127.5,510,382.5,255,127.5,0]）h3=13.5mm对应的径流过程（滞后2个时段）：[0,0,0,5×13.5=67.5,20×13.5=270,15×13.5=202.5,10×13.5=135,5×13.5=67.5,0]h4=3.5mm对应的径流过程（滞后3个时段）：[0,0,0,0,5×3.5=17.5,20×3.5=70,15×3.5=52.5,10×3.5=35,5×3.5=17.5,0]将各过程线叠加（按对应时段相加），得到总地面径流过程线：时段0：0时段1：42.5+0+0+0=42.5时段2：170+127.5+0+0=297.5时段3：127.5+510+67.5+0=705时段4：85+382.5+270+17.5=755时段5：42.5+255+202.5+70=570时段6：0+127.5+135+52.5=315时段7：0+0+67.5+35=102.5时段8：0+0+0+17.5=17.5（注：实际单位线长度为6个时段，叠加时需注意时段对应，正确叠加后应为：）修正后叠加（单位线时段0-6，共7个时段，净雨4个时段，故总径流过程时段为0-6+4-1=0-9？但通常取到流量归零时。正确计算如下：h1（时段1）的径流过程：时段1-6（对应单位线时段1-6）：[42.5,170,127.5,85,42.5,0]（时段1-6）h2（时段2）的径流过程：时段2-7：[127.5,510,382.5,255,127.5,0]（时段2-7）h3（时段3）的径流过程：时段3-8：[67.5,270,202.5,135,67.5,0]（时段3-8）h4（时段4）的径流过程：时段4-9：[17.5,70,52.